Проектирование систем теплоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Оглавление

1. Исходные данные

2. Сезонная тепловая нагрузка

2.1 Расчет теплового потребления на отопление для жилых зданий

2.2 Расчет потребления на отопление для общественных зданий

2.3 Расчет потребления на отопление для производственных зданий

2.4 Расчет теплового потребления на вентиляцию для жилых зданий

2.5 Расчет потребления на вентиляцию для общественных зданий

2.6 Расчет потребления на вентиляцию для производственных зданий

3. Круглогодичная тепловая нагрузка

3.1 Расчет теплового потребления на ГВС для жилых зданий

3.2 Расчет теплового потребления на ГВС для общественных зданий

4.Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС

5. Построение суточного графика теплопотребления

6. Определение мощности котельной

6.1 Собственные нужды котельной

6.2 Потери в тепловых сетях

7. Выбор котлов

8. Расчет тепловой схемы водогрейной котельной

9.Регулирование тепловой нагрузки

10. Гидравлический расчет

10.1 Расчет магистрального трубопровода

10.2 Расчет ответвления для промышленного здания

10.3 Расчет ответвления для жилого сектора

10.4 Расчет ответвления для торгового комплекса

10.5 Сводная таблица гидравлического расчета водяных тепловых сетей

11. Построение пьезометрического графика

12. Расчет и выбор насосного оборудования

12.1 Характеристики сетевого насоса СЭ-500-70-16

12.2 Характеристики повысительного насоса 1КМЛ

13. Расчет и выбор элеватора

13.1 Определение количества циркулирующей в местной системе смешанной воды

13.2 Определение коэффициент смещения элеватора

14. Тепловые сети

14.1 Выбор и способ прокладки тепловых сетей

14.2 Определение количества опор и компенсаторов

15. Расчет толщины тепловой изоляции для подающего и обратного трубопроводов

15.1 Определение толщины изоляционного слоя магистрального трубопровода

15.2 Определение толщины изоляционного слоя трубопровода промышленного объекта

15.3 Определение толщины изоляционного слоя трубопровода жилого сектора

15.4 Определение толщины изоляционного слоя трубопровода торгового комплекса

Список используемой литературы



1. Исходные данные

отопление котельная насосный трубопровод

Последняя цифра в зачетке	Номер схемы (прил.1)	Количество жилых домов с размерами, 48х24х15	Количество административных зданий с размерами, 50х18х10	Промышленное здание в количестве 1 ед. с размерами.	Предпоследняя цифра в зачетке	Схема котла	Место нахождения
5	1	4	1	800Ч48Ч12	2	Паровая	Челябинск

Таблица 1



2. Сезонная тепловая нагрузка

Целью отопления является поддержание температуры внутреннего воздуха, в помещении на заданном уровне. Температура воздуха в помещении зависит от назначения, а в промышленных зданиях от характера выполняемых работ.

Значение температуры воздуха в помещении принимается по СНиП 2.04.05.91:

- для жилых зданий 18 - 22 °С;

- для промышленных зданий 14 - 16 °С;

- для общественных зданий 18 - 22 °С.

2.1 Расчет теплового потребления на отопление для жилых зданий

Для жилых зданий расчётное количество теплоты на отопление определяется по формуле:

QОТ=1,1Чq0V (tb- tНО)Чб.

где q0 - отопительная характеристика здания, Вт/м3•0С; V - объем здания по наружному размеру, м3, б - поправочный коэффициент наружного воздуха:

t0 б

-10 1,2

-20 1,1

-40 1,0-0,9

-30 1,0-0,9

- по таблице 2 имеем: температура воздуха tНО по параметру Б = - 340С, следовательно б принимаем равным 1. Температуру внутри помещения tb принимаем равной 250С.

Таблица 2.

Расчетные параметры воздуха (для холодного периода года)

(СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»)

№	Город, область	Баромет- рическое давление, Па	Параметры А	Параметры Б
			Температура воздуха, 0С	Скорость ветра, м/с	Температура воздуха, 0С	Скорость ветра, м/с
59	Челябинск	990	-21	5	-34	4,3

Расчет теплового потребления на отопление для жилых зданий, в количестве 4-х, размерами 48Ч24Ч15 м:

V = 48Ч24Ч15 = 17280?4=69120 м3

По таблице 3 имеем:

qo = 0,5 кДж/м3•с•0С.

QОТ = 1,1•0,58•69120•(25-(-34)) = 2,6МВт.

Таблица 3

Характеристики служебных и общественных зданий

Назначение зданий	q0, Дж/(м3•с•0С)	qв, Дж/ (м3•с•0С)
Жилые здания	0,58	0,5

2.2 Расчет потребления на отопление для административных зданий

Для общественных зданий расчётное количество теплоты на отопление определяется по формуле:

QОТ = q0V (tb- tНО)б.

Расчет теплового потребления на отопление для общественного здания, в количестве 1-го, размерами 50х18х10 м:

V = 50Ч18Ч10 = 9000 м3

По таблице 4 для проектного института :

qo = 0,5 кДж/м3•с•0С.

Таблица 4

Вентиляционные характеристики производственных и общественных зданий.

Назначение зданий	Объём зданий, тыс. м3	q0, Дж/(м3•с•0С)	qв, Дж/(м3•с•0С)
Проектный институт	9	0,5	0,21
Деревообделочные цеха	96	0,47	0,47

Температуру внутри помещения tb принимаем равной 220С.

QОТ = 1,1•0,5•9000•(22-(-34))•0,9= 0,25МВт.

2.3 Расчет потребления на отопление для промышленных зданий

Для общественных и производственных зданий расчётное количество теплоты на отопление определяется по формуле:

QОТ = q0V (tb- tНО) Ч (1+µ) Ч б.

Расчет теплового потребления на отопление для промышленного здания, в количестве 1-го, размерами 800х48х12 м:

V = 96000 м3

По таблице 4 имеем:



qo = 0,47 кДж/м3•с•0С.

Температуру внутри помещения tb принимаем равной 170С.

µ - коэффициент инфильтрации

где - постоянная апфильтрации,; g - ускорение свободного падения 9,81, м/с2; - высота проёма, в который поступает воздух, м; - температура наружного воздуха, К, (прил. 2); - температура воздуха в помещении, К; - скорость ветра, м/с, (прил. 2).

вТ - температурный коэффициент, изменение требуемого температурного сопротивления наружных стен в зависимости от температуры

QОТ = 0,47•96000•(17+34)?1,664 = 3,8МВт.

2.4 Расчет теплового потребления на вентиляцию для жилых зданий

В жилых зданиях:

где qв - удельная вентиляционная характеристика здания; Vв - объём вентилируемого помещения по внутреннему замеру, м3; m - кратность обмена воздуха в помещении.

QВ = 0,5•69120•(25+34) = 2 МВт.

2.5 Расчет потребления на вентиляцию для общественных зданий

Для общественных зданий:

где qв - удельная вентиляционная характеристика здания; Vв - объём вентилируемого помещения по внутреннему замеру, м3; m - кратность обмена воздуха в помещении.

Температуру внутри помещения tb принимаем равной 220С.

Для общественного здания коэффициент mпринимаем 1.

По таблице 4 имеем:

qв = 0,21 кДж/м3•с•0С.

QВ = 0,21•9000•(22+34)?1 = 0,1 МВт.

2.6 Расчет потребления на вентиляцию для производственных зданий

Для производственных зданий:

где qв - удельная вентиляционная характеристика здания; Vв - объём вентилируемого помещения по внутреннему замеру, м3; m - кратность обмена воздуха в помещении.

Температуру внутри помещения tb принимаем равной170С.

Для производственного здания коэффициент m принимаем равным2.

По таблице 4 имеем:

qв = 0,47 кДж/м3•с•0С.

QВ = 0,47•96000•(17+21) •2 = 4,6МВт.



3. Круглогодичная тепловая нагрузка

К круглогодичной нагрузке относятся технологическая нагрузка и нагрузка ГВС. Технологическая нагрузка задаётся технологами и зависит от вида производства.

Нагрузка ГВС имеет существенно неравномерный характер, как в течение суток, так и по дням недели. Наибольший расход горячей воды наблюдается в утренние и вечерние часы, из дней недели - в субботу.

Средненедельный расход теплоты на ГВС отдельных жилых, общественных и промышленных зданий определяется по формуле:

где а - норма расхода горячей воды на одного жителя, л/сут (табл. 5); m - количество жителей, чел; с - теплоёмкость воды, 4190 Дж/(кг•К); tГ,tх - температура горячей и холодной воды; nс - расчётная длительность подачи воды на ГВС, с/сут.; коэффициент 1,2 учитывает остывание горячей воды в абонентских системах ГВС.

Зимой принимают tх= 5 °С, летом tх = 15 °С. Величина а даётся для tг = =55 °С.

В местах водозабора должна поддерживаться температура горячей воды для открытых систем - не ниже 55 °С и не выше 80 °С; для закрытых систем - не ниже 50 °С и не выше 75 °С. Для жилых зданий, больниц, детских садов, санаториев, домов отдыха и т.п. nc=86400 с/сут = 24 ч/сут.

3.1 Расчет теплового потребления на ГВС для жилых зданий

Расчет количества жителей проживающих в жилом здании: по заданию размеры зданий 48Ч24Ч15 м, следовательно, принимаем: - 3 подъезда по 5 этажей, по 3 квартиры на этаже, по 3 человека в квартире, получаем 135человек.

3.2 Расчет теплового потребления на ГВС для общественных зданий

Для расчета принимаем общественное здание - проектный институт, с количеством сотрудников - 300 человек.

Норма расхода горячей воды на одного работающего = 60 л/сут.

3.3 Расчет теплового потребления на ГВС для производственных зданий

Для расчета принимаем производственное здание - деревообделочные цеха, с количеством работающих - 300 человек.

Норма расхода горячей воды на одного работающего 60 л/сут.(для 200 человек) и 120 л/сут (для 100 человек).



4.Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС

Таблица 5.

	Жилые здания, МВт	Административные здания, МВт	Промышленные здания, МВт	Итого, МВт
Отопление	2,6	0,25	3,8	6,65
Вентиляция	2	0,1	4,6	6,7
ГВС	0,207	0,057	0,076	0,34
Итого	4,807	0,407	8,476	13,69



5. Построение годового графика теплопотребления

Годовой график теплоты на все виды теплопотребления может быть рассчитан по формулам, но удобнее определять его графически из годового графика тепловой нагрузки, который необходим также для установления режимов работы котельной в течение всего года. График строится в целях определения зависимости тепловых нагрузок от наружной температуры и определения годового расхода теплоты и топлива.

Продолжительность стояния наружных температур

Город	Температура наружного воздуха
	Ниже -45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
Челябинск	-	-	7	39	166	520	1110	1950	2980	3920	5180

Продолжительность отопительного периода:

Челябинск - 216 дн.



6. Определение мощности котельной

Расчётная мощность котельной, Вт, определяется по выражению

где - суммарный расход теплоты на отопление потребителей; - суммарный расход теплоты на вентиляцию; - суммарный расход теплоты на горячее водоснабжение; - суммарный расход тепла на производственно-технологические нужды; - суммарный расход тепла на собственные нужды; - суммарные потери тепла в тепловых сетях.

Для определения расчетной мощности котлов расход тепла на собственные нужды и на потери в тепловых сетях принимаем 20% от общих по всем зданиям.

Определяем суммарную расчётную мощность котельной .

?QРК = 13,69·1,2=16,4 МВт



7. Выбор котлов

В зависимости от типа установленных котлов отопительные производственные котельные могут быть паровыми, водогрейными или комбинированными. Количество котлов необходимое для установки определяется по формуле:

где Qк - единичная паспортная мощность котла.

В котельной должно быть не менее 2-х котлов по условиям эксплуатационной надёжности.

При выборе котлов необходимо ориентироваться, прежде всего, на вид теплоносителя. Если для потребителей требуется значительное количество пара, необходимо выбрать паровые котлы. Если пар не используется, подбирают водогрейные котлы.

Паровые котлы с газо-мазутными топками - двухбарабанные, вертикально-водотрубные предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Котлы имеют экранированную топочную камеру и развитый кипятильный пучок из гнутых труб. На котлах ДКВР-6,5 камера догорания отделяется от топки трубами заднего экрана. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка всех котлов также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания.

Внутри котельного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучках при поперечномомывании труб.

Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла - асимметричные. При наличии пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-третьего рядов кипятильных труб.

Котлы имеют два барабана - верхний (длинный) и нижний (короткий) - и трубную систему.

Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб шарошками на днищах имеются овальные лазы размером 325х400 мм.

Барабаны внутренним диаметром 1000 мм на давления 1,4 и 2,4 МПа (14 и 24 кгс/см2) изготовляются из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 13 и 20 мм. Экраны и кипятильные пучки котлов выполняются из стальных бесшовных труб.

Для удаления отложений шлама в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцеры диаметром 32х3 мм.

Пароперегреватели котлов типа ДКВР, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков.

Пароперегреватели - одноходовые по пару - обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану; одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая - подвижной.

Котлы имеют следующую циркуляционную схему: питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по слабообогреваемым трубам конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВР-6,5 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран - из опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан.

Все котлы снабжены внутрибарабанными паросепарационными устройствами для получения пара.

Котел снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. На котлах типа ДКВР устанавливается следующая арматура: предохранительные клапаны, манометры и трехходовые краны к ним; рамки указателей уровня со стеклами и запорными устройствами указателей уровня; запорные вентили и обратные клапаны питания котлов; запорные вентили продувки барабанов, камер экранов, регулятора питания и пароперегревателя; запорные вентили отбора насыщенного пара (для котлов без пароперегревателей); запорные вентили для отбора перегретого пара (для котлов с пароперегревателями); запорные вентили на линии обдувки и прогрева нижнего барабана при растопке котлов (для котлов ДКВР-6,5); вентили для спуска воды из нижнего барабана; запорные вентили на линии ввода химикатов; вентили для отбора проб пара. Для котлов типа ДКВр-10 поставляются также запорный и игольчатый вентили для непрерывной продувки верхнего барабана.

Для обслуживания газоходов на котлах устанавливается чугунная гарнитура.

Для котлов ДКВР-6,5 при сжигании газа и мазута применяются двухзонные вихревые газомазутные горелки типа ГМГ-м (по 2 горелки на котле).

Котлы типа ДКВР, работающие на мазуте, комплектуются чугунными экономайзерами, при использовании только природного газа для комплектации котлов могут использоваться стальные экономайзеры.



Технические характеристики ДКВР6,5-13 Таблица 7.

Обозначение	Топливо	Паропроизводите-льность (т/ч)	Тепловая мощность (МВт)	Температура пара (оС)	КПД, %	Габар. разм., мм (Д/Ш/В)
ДКВР6,5-13	Газ Мазут Каменный уголь	6,5	7,56	194,1	91 90 85	6670 3830 3750

,

по условиям эксплуатационной надёжности принимаем 4 котла.

Установленная тепловая мощность котельной должна быть больше или равна расчётной:

Превышение установленной мощности над расчётной допускается в пределах 10…20%.

?QУК = 4•7,56 = 30,24 МВт.



8. Расчет тепловой схемы паровой котельной

Принципиальная тепловая схема паровой котельной представлена на

рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная тепловая схема паровой котельной:

1- котел паровой; 2 - деаэратор питательной воды; 3 - деаэратор подпиточной воды; 4 - охладитель пара; 5 - насос сырой воды; 6 - насос питательный; 7 -насос подпиточный; 8 - насос сетевой; 9 -насос конденсатный; 10 -конденсатный бак; 11 - охладитель продувочной воды; 12- подогреватель сырой воды; 13- подогреватель химически очищенной воды; 14-охладитель подпиточной воды; 15-охладитель конденсата; 16-подогреватель сетевой воды; 17-РОУ; 18-сепаратор непрерывной продувки

При расчете необходимо помнить, что расход воды через котел во всех режимах должен быть постоянным. Отпуск тепла можно изменять только количеством работающих котлов.

tх = 5 оС - зимой; tх =15 оС - летом.

В общем случае t?х = t?х- (0-5), лучше (0-2) оС.

Температура воды t?х зависит от схемы обработки воды. При наличии предочистки:

30 0С - при коагуляции;

40 0С - при коагуляции с известкованием;

25- 35 0С - без предочистки.

Если деаэратор работает с обогревом,

,

если деаэратор работает без обогрева,

где - по давлению деаэраторе (0,3 атм.).

Расчёт тепловой схемы котельной с паровыми котлами

Расход пара на подогреватели сетевой воды т/ч

где - расход сетевой воды, т/ч; - расход теплоты на отопление, вентиляцию; - энтальпия воды перед подогревателем и после подогревателя.

где = 0,98 - коэффициент учитывающий потери теплоты в окружающую среду; - энтальпия редуцированного пара; - энтальпия конденсата после охладителя конденсата при 80 0С 0С).

при Р=2-2,5 , с=4,19 кДж/кг•К.

Суммарный расход редуцированного пара для внешних потребителей т/ч

где - пар, вырабатываемый в паровых котлах на технологические предприятия, т/ч.

Суммарный расход свежего пара т/ч:

- энтальпия питательной воды (1000С),

=2768 - энтальпия свежего пара (перегретый пар Р = 0,15 МПа)

Расход пара на другие нужды котельной предварительно, с последующим уточнением, принимается в размере 5 % внешнего потребления пара:

Д с.н.=0,05Дт (47)

Д с.н.=0,05?19.39=0.9695т/ч

Суммарная паропроизводительность котельной с учетом потерь, принимаемых равными 3 % и расхода пара на другие нужды котельной

(48)

Потери конденсата с учётом 3 % его потерь внутри котельной, т/ч:

(49)

8.7. Расход химически очищенной воды при величине потерь воды в тепловых сетях 2 % общего расхода сетевой воды равен сумме потерь конденсата и количества воды для подпитки тепловых сетей:

(50)



Принимая расход воды на собственные нужды водоподготовительной установки, равным 25 % расхода химически очищенной, получаем расход сырой воды:

(51)

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды может быть определен после уточнения температуры сырой воды за охладителем продувочной воды паровых котлов.

Количество воды, поступающей от непрерывной продувки:

(52)

где Рпр = 3 % - принятый процент продувки котлов, определяемый в зависимости от качества исходной воды и способа химводоподготовки.

Количество пара на выходе из расширителя непрерывной продувки:

(53)

где - энтальпия воды при давлении в расширителе; - энтальпия воды при давлении в котле; Х - степень сухости равна 0,98; - энтальпия греющего пара (hдля t=104,8 °C, при Р=1,2 бар) при давлении в расширителе.

Количество воды на выходе из расширителя в теплообменник, т/ч:

Температура сырой воды после охладителя продувочной водой:

или (54)

где iохл - энтальпия продувочной воды после охладителя (сбрасываемый в дренаж колодец) t=35 °C, 46,6…210 кДж/кг;

- для tпр=104,4 °C;

=0,98 коэффициент, учитывающий потерю теплоты теплообменником в окружающую среду;

усв - количество воды поступающее в теплообменник;

35•4,19 - энтальпия воды сбрасываемой в дренажный колодец или канализацию;

ухво - расход воды поступающей в деаэратор из химводоочистки, т.е. производительность ХВП;

- количество воды уходящее в теплообменник.

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды:

(55)

где - энтальпия воды перед водоподготовкой (20-22 °С); iП - энтальпия греющего пара; iк - энтальпия уходящего конденсата (80 °С); з=0,98; iг - энтальпия греющего пара.

Подогрев химически очищенной воды производится в водяном теплообменнике до деаэратора подпиточной воды за счет охлаждения воды от 104°С до 70 °С в пароводяном подогревателе до деаэратора питательной воды за счет теплоты редуцированного пара.

Подогрев химически очищенной воды в охладителях выпара из деаэраторов в данном случае незначителен и не учитывается, так как практически не сказывается на точности расчёта схемы. Температура воды, поступающей в деаэратор за теплообменником для охлаждения подпиточной воды, определяется из уравнения теплового баланса теплообменника:

(56)

где = 18 °С температуры воды после химводочистки; упод= 0,02; усет - расход подпиточной воды, а = усет •0,02

начt'хов= tхов+?t=20,

где ?t - снижение температуры воды в процессе её обработки равна 2- 3 0С,

i'подпдля 104 °С, (57)

i''подп для 70 °С,

ухво=у2+упр+Дпот ,



Расход пара на деаэратор подпиточной воды, т/ч:

(64)

С учётом количества пара, идущего на подогрев воды, фактический расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор для подпиточной воды:

(65)

Что мало от предварительно принятой величины.

Расход пара на пароводяной подогреватель, химически очищенной воды

(66)

где i'к - для 159 °С; i'хов- для 18 °С; = ук пот - расход химически очищенной воды, идущей в подогреватель; i'хов - энтальпия воды перед подогревателя, i'хов - энтальпия воды после подогревателя.

Суммарное количество воды и пара, поступающей в деаэратор для питательной воды за вычетом греющего пара:



(67)

Средняя температура:

(68)

Расхождение с величиной Д, в предварительном расчете равно min, что составляет 3 %, поэтому следует уточнить расчет или оставить, принимая увеличенный расход пара на собственные нужды котельной.



9.Регулирование тепловой нагрузки

Температурный график воды в прямой и обратной магистрали



10. Гидравлический расчет

10.1 Расчет магистрального трубопровода

Расход воды в магистральном трубопроводе

- принимаем скорость движения воды W=2,15 м/c,

Расчет диаметра магистрального трубопровода:

- согласно справочнику _____ (таблица 9.11) принимаем:

параметры магистрального трубопровода равными:

- наружный диаметр и толщина стенки - 273х7мм.;

- скорость движения воды W - 2,15м/с;

- удельные потери давления RЛ - 20,1 кгс/м2 м.

Определение приведенной длины участка lпр:

lпр = l + lэ ,

где l - фактическая длина участка =2750м; lэ - произведение фактической длины участка и коэффициента б (см табл.8)



Таблица 8

Коэффициент для определения эквивалентных длин

Типы компенсаторов	Условный проход трубы dy , мм	Значение коэффициента
		Для паропроводов	Для водяных тепловых сетей и конденсатопроводов
Разветвленные тепловые сети
Сальниковые	? 400	0,4	0,3

Расчет падения давления в магистральном участке

- удельные потери давления RЛ для перевода в Па/м надо умножить на 10:

Расчет потерь напора в магистральном участке:

ДР переводят в ДН, м. вод. ст., для чего используют выражение:

гдесВ - плотность воды (см. табл. 9).

Таблица 9.

Плотность воды

Температура воды, 0С	Плотность, кг/м3
90 100 120 140 160	965,3 958,4 943,4 926,4 907,5

10.2 Расчет ответвления для промышленного здания

Расход воды в трубопроводе:

- принимаем скорость движения воды W=1,76 м/c,

Расчет диаметра трубопровода:

- согласно справочнику _____ (таблица 9.11) принимаем:

параметры магистрального трубопровода равными:

- наружный диаметр и толщина стенки - 273х7мм.;

- скорость движения воды W - 1,76 м/с;

- удельные потери давления RЛ - 13,6 кгс/м2 м.

Определение приведенной длины участка lпр:

lпр = l + lэ ,

где l - фактическая длина участка =400м lэ - произведение фактической длины участка и коэффициента б (см табл.8)

Расчет падения давления:

- удельные потери давления RЛ для перевода в Па/м надо умножить на 10:

.Расчет потерь напора:

ДР переводят в ДН, м. вод. ст., для чего используют выражение:

гдесВ - плотность воды (см. табл. 9).

После расчетов проверяют неувязку падения давления в магистралях и ответвлениях, по выражению:

где Рм, Ротв- падение давления в магистральном участке от конца магистрали до ответвления и падение давления ответвлений, КПа.

Если данное условие не выполняется, необходимо установить диафрагмы (шайбы) с диаметром отверстий, мм:

,

где у - расход воды; Н - избыточный напор, м.в.ст.; шайбы изготавливают из 2-4 мм стали, наименьший диаметр отверстия 2,5 мм.

- следовательно, устанавливается шайба:

Расчет ответвления для жилого сектора:

Расход воды в трубопроводе:

- принимаем скорость движения воды W=1,77 м/c,

Расчет диаметра трубопровода:

- согласно справочнику _____ (таблица 9.11) принимаем:

параметры магистрального трубопровода равными:

- наружный диаметр и толщина стенки - 108х4 мм.;

- скорость движения воды W - 1,77 м/с;

- удельные потери давления RЛ - 46,5 кгс/м2 м.

Определение приведенной длины участка lпр:

lпр = l + lэ ,

где l - фактическая длина участка =450м lэ - произведение фактической длины участка и коэффициента б (см табл.8)

Расчет падения давления:

- удельные потери давления RЛ для перевода в Па/м надо умножить на 10:



Расчет потерь напора

ДР переводят в ДН, м. вод. ст., для чего используют выражение:

гдесВ - плотность воды (см. табл. 9).

После расчетов проверяют неувязку падения давления в магистралях и ответвлениях, по выражению:

- следовательно, устанавливается шайба:

Расчет ответвления для школы:

Расход воды в трубопроводе:

- принимаем скорость движения воды W=1,11 м/c,

Расчет диаметра трубопровода:

- согласно справочнику _____ (таблица 9.11) принимаем:

параметры магистрального трубопровода равными:

- наружный диаметр и толщина стенки - 57х3 мм.;

- скорость движения воды W - 1,11 м/с;

- удельные потери давления RЛ - 45,4 кгс/м2 м.

Определение приведенной длины участка lпр:

lпр = l + lэ ,

где l - фактическая длина участка =300м lэ - произведение фактической длины участка и коэффициента б (см табл.8)

Расчет падения давления:

- удельные потери давления RЛ для перевода в Па/м надо умножить на 10:

Расчет потерь напора:

ДР переводят в ДН, м. вод. ст., для чего используют выражение:

гдесВ - плотность воды (см. табл. 9).

После расчетов проверяют неувязку падения давления в магистралях и ответвлениях, по выражению:

- следовательно, устанавливается шайба:

10.5 Сводная таблица гидравлического расчета водяных тепловых сетей:

№

у,кг/ч

у,т/ч

W,м/с

Dв,мм

Dу,мм

Dh?S,мм



11. Построение пьезометрического графика

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей широко используется пьезометрический график, на котором нанесены рельеф местности и высота присоединенных зданий, напор в сети в любой точке сети и абонентских системах. На рисунке приведен пьезометрический график двухтрубной водяной системы теплоснабжения.



12. Расчет и выбор насосного оборудования

После построения пьезометрического графика определили Н сетевого насоса. Н равно 78 м. вод.ст. Исходя из этого показателя выбираем тип и марку сетевого насоса и дополнительного насоса для жилого комплекса.

- расход воды в магистрали:

-102,2 кг/с :1000= 0,102м3/с • 3600 = 367,2 м3/ч.

Принимаем сетевой насос СЭ -500-70-16.

12.1 Характеристики сетевого насоса СЭ-500-70-16:

подача - 0,138 м3/с;

напор - 100м;

допустимый кавитационный запас, м. вод.ст. не менее - 5,5;

давление на входе, МПа, не более - 1,57;

частота вращения - 3000;

мощность, кВт - 160;

КПД, не менее, % - 80;

температура перекачиваемой воды, не более - 453К(1800С);

давление, атм. - 16;

габаритные размеры без э/двигателя, мм. - 1290х1050х1065;

масса без э/двигателя, кг - 1034.

Сетевые насосы типа СЭ предназначены для перекачивания воды в тепловых сетях. Насос центробежный, горизонтальный, спирального типа, с рабочим колесом двухстороннего входа, одноступенчатый (сетевой насос СЭ 800-100-11, СЭ 1250-140-11 -- двухступенчатые), с приводом от электродвигателя.

Сетевые насосы СЭ представляют собой одну из модификаций горизонтальных одноступенчатых насосов, с колесом двухстороннего входа и предназначены для воды с температурой до 180С°, с концентрацией твердых включений до 5 мг/л, размером до 0,2 мм. Основная область применения - теплофикационные сети. Нормальные условия работы - подпор перед входом в рабочее колесо до 100 м.в.ст.

Для повышения давления перед жилым комплексом устанавливаем дополнительный насос типа 1КМЛ

12.2 Характеристики повысительного насоса 1КМЛ

Насосные агрегаты типа 1КМЛ (консольно-моноблочные линейные)

Электронасосы центробежные консольные моноблочные линейного типа 1КМЛ малошумные, предназначены для перекачивания в стационарных условиях технической воды (кроме морской) с рН 6 - 9,5, содержащей механические примеси не более 0,1 % по объему и размером частиц не более 0,2 мм, а также других жидкостей сходных с водой по плотности и химической активности.

Электронасосы применяются в качестве повысительных и циркуляционных в системах водоснабжения производственных помещений и отопления производственных и жилых помещений.

подача - 97-115 м3/ч;

напор - 15-22м;

мощность, кВт - 15;

габаритные размеры, мм. - 530х265х910;

масса, кг - 220.



13. Расчет и выбор элеватора

Расчет производится для жилого комплекса в отдельности.

13.1 Определение количества циркулирующей в местной системе смешанной воды

где Q0- расход теплоты в системе отопления, кВт; с- теплоемкость воды, 4,19 КДж/кг•К; , ф2- температура воды после элеватора (95 0C) и после системы отопления, то есть в обратном трубопроводе тепловой сети (70 0C) соответственно.

13.2 Определение коэффициент смещения элеватора

где ф1- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети.

13.3 Определение приведенного расхода воды, т/ч

где pc- гидравлическое сопротивление местной системы отопления, Па, которое составляет 1-2 м вод.ст.

По номограмме (приложении 2) определяют номер элеватора, диаметр сопла и диаметр горловины. Общий вид элеватора показан на рис приложения 2, а конструктивные размеры в окончании приложении 2.

Выбираем элеватор №7, фланец Ф1,dc=15мм,dr=59мм.



14. Тепловые сети

14.1 Выбор и способ прокладки тепловых сетей

Тепловые сети определяют надежность теплоснабжения, маневренность системы, удобство ее эксплуатации и экономическую эффективность.

При проектировании теплоснабжения требуется выбрать направление тепловых сетей от источника тепла до потребителя по тепловой карте района с учетом условий:

- надежности теплоснабжения;

- быстрой ликвидации возможных неполадок и аварий;

- безопасности работы обслуживающего персонала;

- наименьшей длины тепловой сети и минимального объема работ по ее содержанию;

- возможности совместной прокладки теплопроводов с другими инженерными сетями.

Для 1 и 2 участков трубопровода выбираем надземную прокладку.

Применяют обычно на территориях промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов. Опоры и мачты выполняют железобетонными или металлическими. Пролетные строения эстакад и анкерные стойки -металлическими.

При пересечении рек, оврагов, открытых водоемов, железных дорог простыми способами являются дорожные мосты, подземная (воздушная) прокладка на подвесных переходах, эстакадах и опорах (мачтах). При пересечении электрифицированных железных дорог подземную прокладку выполняют выше токонесущих подвесок и со сплошным защитным настилом. Подводная прокладка теплопроводов в специальных тоннелях и дюкерах.

Для 3 и 4 участков трубопровода выбираем подземную прокладку.

Этот способ является основным в жилых районах, так как не загромождается территория и не ухудшается архитектурный облик города. Трубопроводы прокладываем в проходных каналах. Это создает защищенность со всех сторон теплопровода от механических воздействий и фунтовых вод. Изготавливаются железобетонные тоннели-коллекторы из сборных элементов.

В проходных каналах обеспечиваются наилучшие условия для работы, эксплуатации и ремонта теплопроводов, по капитальным затратам - наиболее дорогие. В каналах оборудуют естественную или принудительную вентиляцию, обеспечивающую температуру воздуха в каналах не более 40 °С.

Для сбора влаги в каналах в пониженных точках трассы устраивают приямки, связанные с водостоками или насосами.

Габаритные размеры каналов выбирают из условия свободного доступа ко всем элементам теплопроводов (табл. 10). Для спуска в канал через 200-250 м по трассе делаются люки.

Таблица 10

Минимальные расстояния в свету между трубопроводами и строительными конструкциями в непроходных и полупроходных каналах,мм

Условный диаметр трубопровода Dу, мм	От поверхности изоляции стен канала	Между поверхностями изоляции	От поверхности изоляции до перекрытия канала	От поверхности изоляции до дна канала-
25...80	70/150	100	70/100	100/150
100...250		140	70/100	100/200

Для восприятия усилий, возникающих в теплопроводах и передачи их на несущие конструкции или грунт устанавливаются опоры. Опоры в зависимости от назначения могут быть: подвижные и неподвижные. Неподвижные опоры для трубопроводов в непроходных каналах выполняют щитовыми или в виде опорных подушек, бетонируемых совместно с днищем. Щитовые опоры в зависимости от грузоподъемности подъемного оборудования выполняют сборными или монолитными. Для уменьшения температурного влияния труб на бетон между трубой и бетоном опоры устанавливается асбестовая прокладка толщиной 10-30 мм в зависимости от температуры теплоносителя.

14.2 Определение количества опор и компенсаторов

Определение количества опор и компенсаторов связано с построением монтажной схемы тепловой сети, на которой указываются неподвижные опоры, компенсаторы и узлы теплопроводов. Монтажная схема строится по справочным данным.

Опоры в тепловых сетях устанавливают для восприятия усилий, возникающих в теплопроводах, и передачи их на несущие конструкции, грунт. В зависимости от назначения их подразделяют на подвижные (свободные) и неподвижные (мертвые).

Подвижные опоры

Предназначены для восприятия весовых нагрузок теплопровода и обеспечения свободного его перемещения при температурных деформациях. Теплопровод, лежащий на подвижных опорах, под действием весовых нагрузок (веса трубопровода с теплоносителем, изоляционной конструкцией и оборудованием и иногда ветровой нагрузки) прогибается, и в нем возникают изгибающие напряжения, значения которых зависят от расстояния (пролета) между опорами. В связи с этим основной задачей расчета является определение максимально возможного пролета между опорами, при котором изгибающие напряжения не превышают допустимых значений, а также величины прогиба теплопровода между опорами. Опоры можно выбрать по табл. 10.



Таблица 10

Опорные подушки для канальной и подвальной прокладки тепловых сетей

Марка опоры	Услов. диаметр трубопрDy, мм	Размеры опоры, мм	Масса	Расстояние между опорами, м
		Длина	Ширина	Высота	Общая, т	Стали, кг
ОП-1	57-70	200	300	90	0,010	0,63	3;3,5;4;4,5;5;6
ОП-2	80-200				0,012		3;3,5;4;4,5;5;6
ОП- 3	250-300	400	400		0.037	1.54	7;8

- магистральный трубопровод:

Dу = 273мм., длина трубопровода = 2750м, количество опор:

n = 2750:8 = 344шт.

- трубопровод промышленного здания:

Dу = 273мм., длина трубопровода = 400м, количество опор:

n = 400:8 = 50шт.

- трубопровод жилого сектора:

Dу = 108мм., длина трубопровода = 450м, количество опор:

n = 450:5 = 90шт.

- трубопровод школы:

Dу = 57мм., длина трубопровода = 300м, количество опор:

n = 300:5 = 60шт.

Суммарное количество подвижных опор: N = 544шт.

Неподвижные опоры.

Предназначены для закрепления трубопровода в отдельных точках, разделения его на независимые по температурным деформациям участки и для восприятия усилий, возникающих на этих участках, что устраняет возможность последовательного нарастания усилий и передачу их на оборудование и арматуру. Изготовляют эти опоры, как правило, из стали или железобетона.

При разработке монтажной схемы тепловых сетей неподвижные опоры устанавливают на выходе из источника тепла, на входе и выходе ЦТП, насосных подстанций и т.п. для снятия усилий на оборудование и арматуру; в местах ответвлений для устранения взаимного влияния участков, идущих в перпендикулярных направлениях; на поворотах трассы для устранения влияния изгибающих и крутящих моментов, возникающих при естественной компенсации. В результате указанной расстановки неподвижных опор трасса тепловых сетей разбивается на прямолинейные участки, имеющие различные длины и диаметры трубопроводов.

Максимальное расстояние между неподвижными опорами при осевых компенсаторах зависит от их компенсирующей способности (табл. 11).

Таблица 11

Максимально допустимые расстояния в метрах между неподвижными опорами трубопроводов с сальниковыми и П-образными компенсаторами (Рраб=1,57 МПа, t=1500

Условный диаметр трубопровода Dу	П-образные при канальной, воздушной и бесканальной прокладке	Компенсаторы
		Сальниковые
		При канальной и воздушной прокладке (схема «А»)	При бесканальной прокладке
			Схема «А»	Схема «Б»
70	55	-	-	-
100	65	55	20	40
125	70		25	50
200	95	65	40	80
250		80	45	90

- магистральный трубопровод:

Dу = 273мм., длина трубопровода = 2750м, прокладка воздушная, расстояние между опорами 80 м., количество опор:

n = 2750:80 = 35 шт.

- трубопровод промышленного здания:

Dу = 273мм., длина трубопровода = 400м, прокладка воздушная, расстояние между опорами 80м., количество опор:

n = 400:80 = 5 шт.

- трубопровод жилого сектора:

Dу = 108мм., длина трубопровода = 450м, прокладка канальная, расстояние между опорами 55 м., количество опор:

n = 450:55 = 8 шт.

- трубопровод школы:

Dу = 57мм., длина трубопровода = 300м, прокладка канальная, расстояние между опорами 55 м., количество опор:

n = 300:55 = 5 шт.

Суммарное количество неподвижных опор: N = 53шт.

Рис. 4. Схема установки компенсаторов



15. Расчет толщины тепловой изоляции для подающего и обратного трубопроводов

15.1 Определение толщины изоляционного слоя магистрального трубопровода

Где В соотношение наружного и внутреннего диаметров труб.

15.2 Определение толщины изоляционного слоя трубопровода промышленного объекта

15.3 Определение толщины изоляционного слоя трубопровода жилого сектора

15.4 Определение толщины изоляционного слоя трубопровода школы



Список используемой литературы

Ярина Т.В. Проектирование систем теплоснабжения: Учебное пособие / Т.В. Ярина. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. - 90 с.

СНиП 2.04.05 - 91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: 1992. - 65 с.

Размещено на Allbest.ru

...